Будет ли полностью заменена тепловая энергетика?

ⅰУроки, извлеченные из отключений электроэнергии

Вы когда-нибудь сталкивались с отключением электричества? Внезапно всё гаснет, лифты останавливаются, мобильные телефоны разряжаются, а кондиционеры выключаются. Это чувство беспомощности заставляет осознать, что электричество — это «воздух» современного общества.

Фактически, во всем мире произошли крупные отключения электроэнергии:

В результате отключения электроэнергии в Северной Америке в 2003 году десятки миллионов пользователей остались без света на одну ночь.

Во время похолодания в Техасе в 2021 году ветряные электростанции и электростанции, работающие на природном газе, массово закрылись, а из-за отсутствия резервных систем хранения энергии миллионы людей пострадали от низких температур и отключений электроэнергии.

Отключения электроэнергии в некоторых регионах Китая: нехватка угля и колебания поставок возобновляемой энергии привели к перегрузке электросети, что привело к ограничениям подачи электроэнергии.

Эти примеры показывают, что полагаться исключительно на тепловую энергию рискованно, как и полагаться исключительно на возобновляемые источники энергии. Энергосистеме необходима более стабильная «комбинированная стратегия».

Ⅱ. Структуры власти в разных странах

Источники энергии существенно различаются по всему миру:

Китай: Угольная энергетика остается основным источником, но в последние годы установленная мощность фотоэлектрических и ветроэлектростанций резко возросла, и модель «возобновляемая энергия + накопление энергии» постепенно становится тенденцией.

США: сбалансированный подход к использованию природного газа и возобновляемых источников энергии, а также мировое лидерство в области технологий накопления энергии в аккумуляторных батареях; в Калифорнии и других регионах построены крупнейшие в мире электростанции по накоплению энергии.

Европа: Германия и Испания являются пионерами в области ветро- и солнечной энергетики, в то время как Франция полагается на атомную энергетику для обеспечения стабильности энергосистемы. Европа в целом привержена энергетическому переходу, ускоряя развитие систем накопления энергии.

Япония и Южная Корея: Эти страны, находящиеся в сильной зависимости от импорта энергии, должны сбалансировать безопасность поставок, активно развивая комбинации технологий солнечной и водородной энергетики, а также технологий хранения энергии.

В целом все регионы движутся к модели «возобновляемая энергия + хранение», хотя и разными темпами.

ⅲ. Какова текущая ситуация?

Развитие новой энергетики процветает, но также сталкивается с трудностями.

«Капризность» фотоэлектрической и ветровой энергетики: фотоэлектрическая энергия может вырабатываться только днём, когда светит солнце, и прекращается ночью; ветровая энергия зависит от погоды и прекращается в «безветренные периоды». Эта нестабильность оказывает давление на стабильную работу энергосистемы.

Появление аккумуляторных батарей: литий-ионные аккумуляторы и проточные батареи действуют как гигантские «энергетические банки», накапливая излишки электроэнергии в периоды ее избытка и высвобождая их в периоды пикового спроса, помогая сбалансировать сеть.

Факторы, определяющие политику: Китай прямо заявил, что новые проекты в области фотоэлектрической и ветровой энергетики должны сопровождаться строительством хранилищ энергии. В то же время США и Европа используют фискальные субсидии и рыночные механизмы для стимулирования компаний к строительству инфраструктуры накопления энергии.

Проблемы остаются: аккумуляторные батареи стоят дорого, имеют ограниченный срок службы, а их переработка и повторное использование по окончании срока службы остаются нерешенными проблемами.

Другими словами, накопление энергии постепенно становится широко распространенным, но пройдет время, прежде чем оно полностью заменит традиционные источники энергии.

ⅳ. Зачем заменять угольную энергетику?

Защита окружающей среды: угольная энергетика вносит основной вклад в выбросы углерода, загрязнение воздуха и парниковый эффект.

Энергетическая безопасность: Колебания цен на уголь и природный газ напрямую влияют на цены на электроэнергию и ее поставки.

Экономическая целесообразность: фотоэлектрическая и ветровая энергетика становятся все более доступными и даже более рентабельными, чем угольная энергетика.

Цели углеродной нейтральности: для сокращения выбросов необходимо постепенно отказываться от использования угля в энергетике и в конечном итоге полностью отказаться от него.

Ⅴ. Сможет ли она полностью заменить угольную энергетику?

Ответ: рано или поздно, но не в ближайшее время.

В течение следующих 10 лет угольная энергетика останется «основой» сети.

2030–2040: По мере удешевления хранения энергии и повышения надежности водородной энергетики угольная энергетика постепенно отойдет на второй план.

Около 2050 года: ожидается, что возобновляемые источники энергии в сочетании с накоплением энергии станут лидирующими, а угольная энергетика в значительной степени будет выведена из эксплуатации.

Другими словами, будущая энергетическая система, скорее всего, будет выглядеть следующим образом: возобновляемые источники энергии и накопление энергии будут основными источниками, угольная энергетика займет второстепенное место, а ядерная энергетика, гидроэнергетика и водородная энергетика обеспечат дополнительную поддержку.

Аккумуляторные батареи будут всё чаще использоваться в сочетании с солнечной и ветровой энергией, подобно тому, как смартфоны не могут работать без аккумуляторов. Однако для полной замены угольной энергии возобновляемыми источниками всё ещё необходимы технологические прорывы, политическая поддержка и модернизация сетей. В будущем угольная энергетика, возможно, не исчезнет внезапно, а, скорее, постепенно отойдёт на второй план, пока однажды вы не поймёте, что в энергетическом секторе уже доминирует чистая энергия.